DE2552346A1 - X-RAY IMAGE ENCODING - Google Patents
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Description
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MÜNCHEN 5
MÜLLERSTRASSE 31MUNICH 5
MÜLLERSTRASSE 31
1\ NOV. 1975 1 \ NOV. 1975
N.V. Optische Industrie "De Oude DeIft"
Van Miereveltlaan 9 - Delft - NiederlandeNV Optical Industry "De Oude DeIft"
Van Miereveltlaan 9 - Delft - Netherlands
RöntgenbildcodierungX-ray coding
Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Bildung einer Videowiedergabe eines Röntgenschattenbildes eines Körpers, mit einer Röntgenquelle, einem Röntgenschirm und einer Videokette mit Abtastorganen und Wiedergabe Organen.The invention relates to a system for forming a video display an X-ray silhouette of a body, with an X-ray source, an X-ray screen and a video chain with scanning elements and playback Organs.
Ein solches System ist bekannt und kann dazu angewendet werden, Röntgenschattenbilder für ein direktes Studium zugänglich zu machen. Die bekannten Systeme haben jedoch den Nachteil, dass das erhaltene fernsehbild unter Einfluss von in dem durchstrahlten Körper erzeugter Streustrahlung beträchtlich gestört sein kann, wodurch die Auskünfte, die das Fernsehbild erteilt, reduziert werden, und der Kontrast wenigstens stellenweise abnimmt.Such a system is known and can be used to obtain X-ray shadow images to make them accessible for direct study. However, the known systems have the disadvantage that the television picture obtained under the influence of scattered radiation generated in the irradiated body can be considerably disturbed, whereby the information, which gives the television picture, are reduced, and the contrast decreases at least in places.
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung des Nachteiles dieser stellenweisen Kontrastabnahme. Dazu wird gemäss der Erfindung ein System der eingangs erwähnten Art gekennzeichnet durch eine zwischen der Röntgenquelle und dem Körper angeordnete Platte, die eine über ihre Oberfläche variierende Röntgenstrahlungsdurchlässigkeit zur räumlichen Codierung der Röntgenstrahlung aufweist, und durch zu der Videokette gehörendeThe invention aims to eliminate the disadvantage of this in places Decrease in contrast. For this purpose, according to the invention, a system of the type mentioned at the beginning is characterized by an between the X-ray source and a plate arranged on the body and having an X-ray transmittance varying over its surface for spatial coding the X-rays, and by belonging to the video chain
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Organe zu einer solchen Decodierung des von den Abtastorganen gegebenen Signals, dass in dem durch die Wiedergabeorgane erzeugten Bild der Einfluss von in dem Körper erzeugter Streustrahlung im wesentlichen eliminiert ist.Organs for such a decoding of what is given by the scanning organs Signal that in the image generated by the display organs Influence of scattered radiation generated in the body essentially is eliminated.
Gemäss einer näheren Ausarbeitung nach der Erfindung wird das System der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass die Platte aus parallelen streifenförmigen Teilen besteht, wobei die Streifen jeweils abwechseld einen hohen und einen niedrigen Durchlässigkeitskoeffizienten aufweisen; und dass der Röntgenschirm durch die Abtastorgane in einer dichtung, im wesentlichen senkrecht, zu den Streifen der Platte abgetastet werden kann.According to a more detailed elaboration according to the invention, the system of the type mentioned at the outset, characterized in that the plate consists of parallel strip-shaped parts, the strips in each case alternately a high and a low permeability coefficient exhibit; and that the X-ray screen is scanned by the scanning elements in a seal, essentially perpendicular to the strips of the plate can be.
Weiter wird gemäss der Erfindung ein solches System dadurch gekennzeichnet, dass die Organe zum Decodieren des von den Abtastorganen gegebenen Signals eine mit einer durch die Platte bestimmten Periodizität gesteuerte Integrier- und Halteschaltung umfassen zur periodischen Mittelwertbildung des Signals; erste Klemmungsmittel zum mit derselben Periodizität Klemmen des Signals auf das Referenzpotential; eine Halteschaltung, die mit derselben Periodizität wirksam sein kann; zweite Klemmungsmittel zum mit derselben Periodizität Klemmen des von den Abtastorganen gegebenen Signals mit dem Ausgangssignal der Halteschaltung; und gesteuerte Verstärkungsorgane zum mit derselben Periodizität abwechselend mit einem ersten und einem zweiten Verstärkungsfaktor Verstärken des von den zweiten Klemmungsmitteln gegebenen Signals zur Ausgleichung der von den Streifen verursachten Abschwächungen. VFurthermore, according to the invention, such a system is characterized in that that the means for decoding the signal given by the scanning means are controlled with a periodicity determined by the disk Integrating and holding circuits comprise for periodic averaging of the signal; first clamping means to the same Periodicity Clamping of the signal to the reference potential; a hold circuit which can operate with the same periodicity; second clamping means for clamping, with the same periodicity, the signal given by the scanning means with the output signal of the holding circuit; and controlled amplification organs for using the same Periodicity alternating with a first and a second gain factor Amplifying the signal given by the second clamping means to compensate for those caused by the strips Attenuations. V
Gemäss einer noch weiteren Ausarbeitung des Erfindungsgedankens wird ein solches System dadurch gekennzeichnet, dass für- die periodische Steuerung der Integrier- und Halteschaltung, der ersten Klemmungsmittel, der Halteschaltung, der zweiten Klemmungsmittel und der Verstärkungsorgane ein von dem von den Abtastorganen gegebenen Signal hergeleitetes Referenzschaltsignal angewendet werden kann, wozu das System weiter gekennzeichnet wird durch eine Kette zum Bilden des Referenzschaltsignals aus dem von den Abtastorganen gegebenen Signal, umfassendAccording to yet another elaboration of the inventive concept such a system characterized in that for- the periodic Control of the integrating and holding circuit, the first clamping means, of the holding circuit, the second clamping means and the amplifying elements, a signal derived from the signal given by the scanning elements Reference switching signal can be used, for which the system is further characterized by a chain for forming the reference switching signal from the signal given by the scanning elements, comprising
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einen ersten Verstärker, der mittels einer Verzögerungslinie gegengekoppelt ist mit einer Verzögerungszeit, die der halben Periode der von den Streifen bestimmten Periodizität gleich ist; einen mit dem Ausgang des ersten Verstärkers gekoppelten zweiten Verstärker, der mitgekoppelt ist mittels einer Verzögerungslinie mit einer Verzögerungszeit einer einzigen Linienzeit der Abtastorgane; und eine mit dem Ausgang des zweiten Verstärkers gekoppelte Trigger-Schaltung zur Bildung eines endgültigen blockförmigen Referenzschaltsignals.a first amplifier fed back by means of a delay line is with a delay time that is half the period of the the periodicity determined by the strips is the same; a second amplifier coupled to the output of the first amplifier, the is coupled by means of a delay line with a delay time of a single line time of the scanning elements; and a Trigger circuit coupled to the output of the second amplifier for forming a final block-shaped reference switching signal.
Im Nachstehenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die beigelegten Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.In the following the invention with reference to the attached Drawings of an embodiment described in more detail.
Es zeigen?Show it?
Fig. 1 schematisch ein System gemäss der Erfindung;1 schematically shows a system according to the invention;
Fig. 2 einige Signalformeh, die in dem erfindungsgemässen System vorkommen können;2 shows some signal forms which occur in the system according to the invention can;
Fig. 3 schematisch eine Vorrichtung zum Decodieren des von den Abtastorganen gegebenen Signals; undFig. 3 schematically shows a device for decoding the from the Scanning organs given signal; and
Fig.' 4 schematische eine Vorrichtung zum Bilden eines Referenzschaltsignals zur Anwendung für die Steuerung der Vorrichtung nach Fig. J.Fig. ' 4 shows a schematic of a device for forming a reference switching signal for use in controlling the device according to Fig. J.
Fig. 1 zeigt eine Röntgenquelle 1, die Röntgenstrahlen 2 aussenden kann, die auf einem Schirm 3 eines Röntgenbildverstärkers 4 abgefangen werden können.1 shows an X-ray source 1 which emits X-rays 2 can, intercepted on a screen 3 of an X-ray image intensifier 4 can be.
Zwischen die Quelle 1 und den Schirm 3 kann ein zu durchstrahlender Körper 5, z.B. ein Patient aufgestellt werden. Zwischen dem Körper und dem Schirm 3 kann sich ein kollimierendes Bleilamellengitter 6 befinden, wie nach der bekannten Technik oft angewendet wird zum Reduzieren des Effektes der Streustrahlung. In der Figur ist die in dem Körper 5 erzeugte Streustrahlung bei 1J schematisch dargestellt.A body 5 to be irradiated, for example a patient, can be set up between the source 1 and the screen 3. A collimating lead lamellar grid 6 can be located between the body and the screen 3, as is often used according to the known technique to reduce the effect of the scattered radiation. The scattered radiation generated in the body 5 is shown schematically at 1 J in the figure.
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Die Wirkung des kollimierenden Bleilamellengitters 6 beruht auf der Tatsache, dass die Streustrahlung 7 im wesentlichen unter einem schärferen Winkel auf den Schirm einfallen wird als die primäre Strahlung 2. Die Bleilamellen verlaufen mit der langen schmalen Seite parallel zu dem Schirm 3 und können dadurch mit der breiten Seite die Streustrahlung teilweise abfangen, während die primäre Strahlung zwischen die Bleilamellen hindurch den Schirm 3 erreichen kann. Zur Vergrösserung des Prozentsatzes der von den Bleilamellen abgefangenen Streustrahlung wären die Lamellen zu verbreitern. Dann wäre jedoch aus konstruktiven Gründen auch die Dicke der Lamellen zu vergrössern, wodurch die Lamellen auch wieder mehr primäre Strahlung abfangen würden.The effect of the collimating lead lamellar grid 6 is based on the The fact that the scattered radiation 7 is essentially below one sharper angle will fall on the screen than the primary radiation 2. The lead lamellas run with the long, narrow side parallel to the screen 3 and can thereby partially intercept the scattered radiation with the broad side, while the primary radiation can reach the screen 3 between the lead lamellas. To increase the percentage that is trapped by the lead lamellas Scattered radiation would have to widen the lamellae. Then would be However, for structural reasons, the thickness of the lamellae also needs to be increased, which means that the lamellae also have more primary radiation would intercept.
Zur Beseitigung dieses Problems ist weiter zwischen der Röntgenquelle T und dem Körper 5 eine Platte 8 angeordnet. Diese Platte 8 dient zur räumlichen Codierung der primären Röntgenstrahlung 2. Dazu besitzt die Platte 8 einen räumlich variierenden Transmissionsfaktor. Die Platte 8 kann z.B. in regelmässigem Abstand voneinander liegende streifenförmige Bereiche mit einem niedrigeren Transmissionsfaktor als die übrigen Bereiche enthalten. Die Platte kann jedoch auch ein Gitter aus parallelen mit einem Zwischenraum angeordneten Streifen _ sein. Die Streifen ergeben nach einer Vorzugsausführungsform für Röntgenstrahlung eine Transmission von 50*/ο. To eliminate this problem, a plate 8 is also arranged between the X-ray source T and the body 5. This plate 8 is used for spatial coding of the primary X-ray radiation 2. For this purpose, the plate 8 has a spatially varying transmission factor. The plate 8 can contain, for example, regularly spaced strip-shaped areas with a lower transmission factor than the other areas. However, the plate can also be a grid of parallel strips arranged with a gap. According to a preferred embodiment for X-ray radiation, the strips result in a transmission of 50 * / ο.
Durch das Vorhandensein der Platte 8 wird, wie schon bemerkt, die primäre Röntgenstrahlung räumlich codiert, aber die Streustrahlung nicht. Dadurch ist es im Prinzip möglich, in einer auf den Bildverstärker 4 folgenden Videokette 9 zwischen dem durch die primäre Strahlung verursachten Signal und dem Streustrahlungsanteil zu diskriminieren. Auch kann dabei die durch die Platte 8 verursachte visuell störende Rasterstruktur aus dem Bild eliminiert werden.As already noted, the presence of the plate 8 spatially encodes the primary X-ray radiation, but the scattered radiation not. This makes it possible in principle to use the image intensifier in one 4 following video chain 9 between the signal caused by the primary radiation and the scattered radiation component discriminate. The visually disruptive grid structure caused by the plate 8 can also be eliminated from the image.
Zur Erläuterung ist in Fig. 2 ein Beispiel einer einzigen Linie eines durch Abtastung des Schirms 3 erhaltenen Videosignals gezeichnet. Die Abtastung erfolgt' senkrecht zu den Streifen des Gitters 8. Figur 2a zeigt den Verlauf der Transmission eines möglichen Körpers. Dies ist die Form, die das Videosignal haben sollte. Figur 2b zeigtFor explanation, an example of a single line of a video signal obtained by scanning the screen 3 is drawn in FIG. The scanning takes place perpendicular to the strips of the grating 8. FIG. 2a shows the course of the transmission of a possible body. This is the shape the video signal should be. Figure 2b shows
einen möglichen Amplitudenverlauf der Streustrahlung. Wenn die primäre Strahlung durch die Platte 8 (Modulationstiefe z.B. 5O',&) räumlich codiert ist, entsteht ein gesamtes Videosignal nach Fig. 2c.a possible amplitude curve of the scattered radiation. If the primary radiation is spatially encoded by the plate 8 (modulation depth, for example 50 ', &) , an entire video signal is produced according to FIG. 2c.
Das in Fig. 2d wiedergegebene Signal kann durch phasensynchrone Mittelwertbildung der schräg verlaufenden Teile des Signals nach Fig. 2c mit der räumlichen Codierung erhalten werden. Das in dieser Weise erhaltene Signal kann synchron geklemmt werden und auch einem Haltevorgang unterzogen werden, wodurch das Signal nach Fig. 2e erhalten wird. Durch Klemmung des Signals nach Fig. 2c auf das Signal nach Fig. 2e entsteht das Signal nach Fig. 2f. Dieses Signal ist schon befreit von dem Streustrahlungsanteil, während das Signal noch wohl die räumliche Codierung enthält. Wenn nun das Signal nach Fig. 2f synchron mit der periodischen Abschwächung der Platte verstärkt wird, entsteht das gewünschte Signal, das frei von Streustrahlung ist, und das in Fig. 2g wiedergegeben wird. Nur an den Stellen, wo sich das Streustrahlenniveau ändert, verbleibt eine geringe Kräuselung. Diese Kräuselung wird jedoch im allgemeinen minimal bleiben, weil der Wert der Streustrahlung sich nach der Regel nur äusserst allmählich ändert.The signal reproduced in FIG. 2d can be obtained by means of phase-synchronous averaging of the obliquely extending parts of the signal according to FIG. 2c can be obtained with the spatial coding. The one obtained in this way Signal can be clamped synchronously and also subjected to a holding process, whereby the signal of Fig. 2e is obtained. Clamping the signal according to FIG. 2c to the signal according to FIG. 2e produces the signal according to FIG. 2f. This signal is already released from the scattered radiation component, while the signal is still the spatial one Includes coding. If now the signal according to Fig. 2f is amplified synchronously with the periodic attenuation of the plate, this occurs desired signal which is free from scattered radiation and which is shown in Fig. 2g. Only in the places where the scattered radiation level is changes, a slight curl remains. However, this ripple will generally remain minimal because of the value of the scattered radiation changes only very gradually according to the rule.
Einige Vorteile des beschriebenen Decodierprinzips sind, dass in hohem Masse eine Unterdrückung der Linienstruktur der Platte 8 erhalten wird, so dass öine verhältnismässig niedrige Codierfrequenz angewendet werden kann, so dass ein zuverlässiges phasensynchrones Referenzsignal in einer noch zu beschreibenden Weise hergeleitet werden kann. Figur 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Bilden des endgültigen Videosignals aus dem von den Abtastorganenen gegebenen Signal. Das Eingangssignal nach Fig. 2c wird zunächst einer Integrier- und Halteschaltung 30 zugeführt, welche durch ein einer Klemme 31 zugeführtes phasensynchrones Referenzsignal gesteuert wird, so dass alle hochfrequenten Komponenten in den Teilen des Signals, die den Streifen bzw. den zwischen den Streifen liegenden Bereichen der Platte entsprechen, 8 entfernt werden. Dadurch entsteht das Signal nach Fig. 2d. Dieses Signal wird sodann von einer wieder durch das phasensynchrone Referenz-Signal gesteuerten Klemmungsvorrichtung 32 geklemmt, wobei die niedrigen Horizontal teile des Signals nach Fig. 2d jeweils auf das Efullniveau gebracht werden. Die Klemmungsvorrichtung 32 ist mit einer HalteschaltungSome advantages of the decoding principle described are that in high Mass suppression of the line structure of the plate 8 is obtained, so that a relatively low coding frequency can be used can, so that a reliable phase-synchronous reference signal in can be derived in a manner yet to be described. Figure 3 shows schematically an apparatus for forming the final Video signal from the signal given by the scanning devices. The input signal according to FIG. 2c is first an integrating and Holding circuit 30 supplied, which is supplied by a terminal 31 phase-synchronous reference signal is controlled, so that all high-frequency components in the parts of the signal that make up the strip or correspond to the areas of the plate lying between the strips, 8 are removed. This creates the signal according to FIG. 2d. This The signal is then returned by the phase-synchronous reference signal controlled clamping device 32 clamped, the low Horizontal parts of the signal according to FIG. 2d each brought to the Efull level will. The clamping device 32 is provided with a holding circuit
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53 verbunden, die durch das phasensynchrone Referenzsignal gesteuert wird,-wodurch die Offnungen in dem geklemmten Signal ausgefüllt werden und am Ausgang der Halteschaltung 33 das Signal nach Fig. 2e erhalten wird.53 connected, which is controlled by the phase synchronous reference signal -which will fill the openings in the clamped signal and the signal according to FIG. 2e is obtained at the output of the holding circuit 33.
Das jetzt erhaltene Signal wird dann einer zweiten synchronen Klemmungsvorrichtung 34 zugeführt, die hinwieder durch das phasensynchrone Referenzsignal gesteuert wird. Die Elemmungsvorrichtung 34 kann das über eine Leitung 35 einkommende Videosignal Fig. 2c) synchron auf das Signal nach Fig. 2e klemmen, wodurch ein von Streustrahlung befreites, jedoch wohl durch die Platte codiertes Signal entsteht (Fig. 2f). Das Signal Fig. 2f kann jetzt einem Verstärker 36 zugeführt werden, dessen Verstärkung durch das phasensynchrone Referenzsignal gesteuert wird, wodurch die von der Platte gegebene Codierung behoben wird. Diese Steuerung der Verstärkung kann z.B. mittels eines Schaltorgans 37 erfolgen, das jeweil in eine solche Stellung gebracht wird, dass durch die zugehörige Verstärkung die durch die Platte 8 verursachte periodische Abschwächung behoben wird.The signal now received is then sent to a second synchronous clamping device 34 supplied, which is again controlled by the phase-synchronous reference signal. Elemmungsvorrichtung 34 can do that via a line 35 incoming video signal Fig. 2c) synchronous to the signal clamp according to Fig. 2e, whereby a stray radiation is removed, however signal coded by the plate is probably produced (Fig. 2f). The signal FIG. 2f can now be fed to an amplifier 36, its amplification is controlled by the phase synchronous reference signal, whereby the coding given by the disk is eliminated. These The gain can be controlled, for example, by means of a switching element 37, which is brought into such a position that by the associated gain the periodic weakening caused by the plate 8 is eliminated.
Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zur Bildung des phasensynchronen Referenzsignals. Dieses Signal kann vorteilhafterweise aus dem Videosignal selbst hergeleitet werden. Dies ist also das in Fig. 2c wiedergegebene Signal. Dieses Videosignal wird einer Eingangsklemme 4O eines mittels einer Verzögerungslinie 4I gegengekuppelten ersten Verstärkers 42 zugeführt. Die Verzögerungslinie 4I nat eine Verzögerungszeit, die der halben Periode der angewendeten Platte 8 gleich ist. Dadurch wird in Horizontalrichtung eine Mittelwertbestimmung erhalten. Dies ist notwendig, damit man auch in sehr "dunkelen" Partien und inmitten einer Bildinformation oder eines Rausches über ein brauchbares Signal verfügen kann.4 shows a device for forming the phase-synchronous reference signal. This signal can advantageously be derived from the video signal itself. This is the signal shown in FIG. 2c. This video signal is fed to an input terminal 4O of a first amplifier 42 which is counter-coupled by means of a delay line 4I. The delay line 4I n at a delay time equal to half the period of the plate 8 applied. A mean value determination is thereby obtained in the horizontal direction. This is necessary so that one can have a usable signal even in very "dark" areas and in the midst of image information or intoxication.
Es ist gegebenenfalls auch möglich, den Verstärker 42 mittels einer Verzögerungslinie mitzukoppeln, die eine Verzögerung einer ganzen Anzahl ganzer Perioden erteilt.It is optionally also possible to use the amplifier 42 by means of a Mitzukoppeln delay line that gives a delay of a whole number of whole periods.
TJm auch in Vertikalrichtung eine Mittelwertbildung zu erhalten, ist ein mi-t dem Ausgang des ersten Verstärkers 42 verbundener zweiter Verstärker 43 vorgesehen. Der Verstärker 43 ist mittels einerTJm to obtain an averaging also in the vertical direction is a second amplifier connected to the output of the first amplifier 42 43 provided. The amplifier 43 is by means of a
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Verzögerungslinie 44 mitgekoppelt.Delay line 44 also coupled.
.Die Verzögerungslinie 44 hat eine Verzögerungszeit, die einer Linienzeit gleich ist.The delay line 44 has a delay time, that of a line time is equal to.
Schliesslich wird das Ausgangssignal des zweiten Verstärkers einer Triggerschaltung 45 zugeführt zur Bildung eines blockförraigen Schaltsignals 46, das der Klemme 3I nach Fig. 3 zugeführt wird.Eventually the output of the second amplifier becomes a Trigger circuit 45 is supplied to form a block-shaped switching signal 46, which is fed to the terminal 3I of FIG.
Die Zuverlässigkeit des erhaltenen Referenzsignals 46 ist u.a. von der räumlichen Codierreferenz der Platte 8 abhängig. Je nachdem die Codierfrequenz niederiger ist, nimmt die Zuverlässigkeit des Referenzsignals zu, aber die Amplitude der Kräuselung in dem Signal nach Fig. 2g nimmt dann auch zu.The reliability of the reference signal 46 obtained is, inter alia, from the spatial coding reference of the plate 8 dependent. The reliability of the reference signal decreases as the coding frequency is lower increases, but the amplitude of the ripple in the signal of Figure 2g then also increases.
In der Praxis ist ein Kompromiss zu machen, wobei die Frequenz a.B. zwischen 100 kHz und 3 MHz liegt, ausgehend von üblichen Video-Abtastnormen. In practice a compromise has to be made, the frequency a.B. between 100 kHz and 3 MHz, based on common video sampling standards.
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